3D打印互换式结构多级微流控混合器|Nanoscribe微纳

近日，来自不来梅大学微型传感器、致动器和系统(IMSAS)研究所的科学家们发明了一种全新的微流道混合方式，即通过堆叠彼此交替的液流来减少扩散长度，并提出了微流控混合的新概念：多级互换式混合器。

科学家们使用Nanoscribe公司的3D打印系统，将自由形式3D微流控混合元件集成到预制的晶圆级二维微流道中。该微型混合器可以处理高达100微升/分钟的高流速样品，适用于药物和纳米颗粒制造，快速化学反应、生物学测量和分析药物等各种不同应用。

上图：在预制的二维微流道中3D打印制作壁厚约为2µm的螺旋状结构三级微流控混合器。图片来自于Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

通过使用Nanoscribe的Photonic Professional打印系统制作的微流控元件完全嵌入进预制的二维微流道系统中，换句话说，科学家们运用3D微纳加工技术将自由形式的3D微流体混合器直接做成微流体芯片。每个微纳混合器都能在30秒内制作完成，从而确保了在一小时内完成加工整个晶圆。这要归功于Nanoscribe的3D微纳加工技术，可以实现混合器的快速制作，即从电脑模型设计（CAD）到打印样品的一步式操作流程。

当双光子聚合原理应用到传统光刻技术

互换式混合器是通过基于双光子聚合原理（2PP）的Nanoscribe光刻系统来实现制作的。DY步，使用SU-8光刻胶在硅晶圆上利用光刻技术制作二维微通道系统；第二步，运用双光子聚合技术将3D混合器元件集成到开放式为通道中；打印结束后在显影阶段将残留的未聚合材料冲洗掉，除去通道中所有抗蚀剂残留物；ZH，通过将聚二甲基硅氧烷（PDMS）片压在微通道的顶部来密封微流体装置。

三级微纳混合器在微通道中的顶视图。螺旋状互换式结构标记为红色。图片来自于Martin Oellers, Frieder Lucklum andMichael J. Vellekoop, University of Bremen

这种制造方法将3D微纳结构集成到了预制的晶圆级二维微流体通道中，突出了传统光刻和双光子聚合技术的WM兼容性和ZY性能。研究人员能够利用系统的高设计自由度和超高精度的特点，将复杂形状的3D微流体混合器定位到二维微流体通道中。

SEM图片来自于: Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

相关文献：

On-chip mixing of liquids with swap structures written by two-photon polymerization

网址：https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-019-2309-8

研究团队：

Institute for Microsensors, - actuators and -systems (IMSAS) –University of Bremen